中小企业服装CAD系统的设计与研究

    摘 要：文章设计了一种基于自适应排料方法的服装CAD系统，主要包含了图像输入、放码及排料模块，服装设计师可以根据构思在画布区设计衣片，并保存衣片图片；放码主要是从图像输入模块中获得衣片，并完成各个衣片码数的适配；排料采用了一种自适应排料方法，解决了其中衣片旋转、移动、衣片重叠的判断、自动靠拢等问题，提高了排料的效率。

    关键词：服装CAD；自适应排料；OpenGL；放码

    随着计算机技术和智能化机器人技术的发展，服装工业逐渐走向全面自动化。一体化的服装设计和生产系统正在形成，而其中起关键作用的是服装计算机辅助设计（Computer Aided Garment Design，GCAD）系统（简称服装CAD），它的原理是将CAD领域中的理论与技术应用到服装制造中去，以提高服装制作过程中的生产效率及服装质量。服装CAD技术主要是解决以前手工画款式效果图、样片设计、放码、排料、衣片裁剪等费时费力的步骤，采用电脑和自动裁剪机来替代以前的手工操作。国外的服装CAD系统由于价格过高且特别复杂，不适用现在国内中小型企业；另外，由于企业部分人员计算机水平差，对服装CAD技术不是很了解，无法正确有效地使用服装CAD系统的各个功能，使得服装CAD系统得不到充分发挥，反而浪费了人力物力。从这些情况可以看出，中小型服装制造企业需要有一个简单的服装CAD系统来解决问题。

    1 服装CAD系统的需求分析

    本文旨在为中小型服装制造企业提供一个高效、方便、简捷的服装CAD系统，以达到提高设计精度、缩短加工周期、降低操作人员劳动强度等目的，同时为没有绘画基础的服装从业人员和服装爱好者提供一个简单操作平台，打板与款式设计暂不考虑。本系统应具备以下功能：（1）根据设计要求设计衣片结构图；（2）修改衣片图形；（3）保存衣片图形；（4）对衣片图形进行放码；（5）根据特定的布料尺寸进行排料并计算排料率。

    服装CAD的主要过程是服装设计人员首先画出衣片图形，再根据不同的人的码数对这些衣片图形进行放码，最后就是排料过程，并计算排料率。因此，可以将服装CAD系统分为3个部分。

    1.1 衣片输入部分

    服装设计师需要根据实际的服装信息绘制出符合要求的衣片图形，以供后面放码及排料使用，衣片输入部分需要完成以下内容。

    1.1.1 服装基本信息的录入

    包括身高，肩宽、胸围、裤长、袖长等参数信息，服装设计师可以根据待设计服装所具有的特征来填写，这些参数也将会作为后续操作的参数，尽量要涵盖所有的衣服参数，且填写与否都依设计师需求。

    1.1.2 衣片形状的绘制

    服装设计师可以根据构思在画布区设计衣片，完成整个衣片图形的绘制。

    1.1.3 衣片形状的修改

    在设计衣片的过程中难免会画错一些轮廓，这种情况下需要撤销错误的操作，直到遇到正确的点或删除到画布无输入点，如果觉得一步步撤销比较繁琐，可以把衣片整体删除，但是为了防止误操作在全部删除之前需要做删除判断，即判断该衣片是否已经入库，如果没有入库则需要询问用户是否需要保存后再删除。

    1.1.4 衣片编辑

    设计师在完成一个衣片的绘制后可以保存入库，同时也可以查看已经完成的衣片，如果衣片不符合设计师的思路可以删除该衣片后重新设计，另外如果一次绘制不能完成整套衣服所有衣片的设计，可以通过查看该套衣服已经完成了哪些衣片，则可知还有多少需要完成，如果该套衣服没有完成则需要添加剩余衣片。

    1.2 放码部分

    服装放码是服装结构设计的延伸，服装放码也称为推挡、推版或扩号。在服装厂里结构设计师（俗称纸样师傅）做出头样后，再根据客户的要求按照不同规格的档差，运用一定的方法把其他不同尺码的纸样做出来，这个过程就叫放码。对于复杂的纸样放缩特别是手工放缩需花费近一天的时间，随着服装CAD辅助设计系统在服装行业中的广泛应用，采用放码技术不但能很好地把握各規格或号型系列变化的规律，使款型结构一致，而且有利于提高制板的速度和质量，使用电脑方法可以将时间缩短到几分钟。

    服装放码是从衣片图形输入中获得衣片，并完成各个衣片码数的适配，其中最主要的就是放码的计算方法。

    1.3 排料部分

    排料问题，是给定一个布局空间和若干平面形状的待排物体，将待排物体合理地摆放在布局空间中，满足必要的约束条件，使得排料后的待排物体占用的总面积最小，即空间利用率最大。

    在服装制造过程中，衣片的排料结果直接影响耗材的多少，因此提高排料率是企业降低成本、提高竞争的一种重要手段。为了提高排料的效率及排料率，本文采用自适应排料方法及衣片重叠监测技术，减少了人工排料的繁杂性。通过对衣片图形的分析及研究，采用衣片自动靠拢方法，解决手工拖动排料过程中存在的浪费布料及衣片重叠问题，其思想是：通过检测线条是否相交判断排料是否覆盖，并且在一定区间内，衣片自动靠拢，让衣片自动沿该方向平移，一直移动到布料的边界或与前方的其他衣片相切为止。

    2 服装CAD系统设计

    服装CAD系统的设计以实用性、简单性、扩展性、可移植性和可维护性为根本原则。系统主要将衣片输入，并建立数据库，结合放码、排料功能有机结合，实现了服装制造的网络化、结构化、标准化，从而提升服装制造的整体水平。

    2.1 系统结构设计

    服装CAD系统基于MFC+SQL Server平台，并采用MVC模式开发的，因此可以将系统分为3层结构，即表现层、业务逻辑层和数据层的C/S架构。

    其中，表现层为系统使用者提供方便的可视化界面响应用户请求并反馈用户所请求的内容；业务逻辑处理由业务层完成相应的逻辑处理任务来满足用户的请求，业务逻辑层完成计算和数据操作工作很大程度上减轻了表现层的负担，提高了系统的工作效率，并且将业务逻辑与表现层和数据访问层独立开来，大大提高了系统的可扩展性和可维护性；数据访问层为关系数据库，存放基本信息以及大量的资源及管理信息等，确保了整个系统数据一致性。

    2.2 系统功能设计

    服装CAD系统的总体功能需求可以由图形输入模块、放码模块、排料模块以及系统管理4大模块来完成。

    2.2.1 图形输入模块

    主要完成新建服装、绘制衣片、添加衣片和删除衣片等。设计师首先根据所需要的信息，绘制所需要的衣片图形，并且保存以供后续步骤使用。另外，为了方便设计师的使用，必须可以显示已绘制过的衣片以供设计师使用，该业务还包括添加和删除衣片等功能。

    2.2.2 放码模块

    主要实现两个方式的放码—增量放码和公式放码。每一个款式的服装都需要有不同的规格或号型系列，以适应不同的穿着对象。使用服装放码技术不但可以提高放码精度，而且可以缩短放码时间，提高工作效率。放码必须按国家号型系列标准中规定的规格档差进行放缩；其次还要求各档纸样的重要细部（一般为曲线）必须具有良好的保型性，也就是说在对服装纸样进行放码时，应遵守保持服装纸样型不变的原则。放码的工作由设计师完成。

    2.2.3 排料模块

    主要实现衣片重叠判断和衣片自动靠拢技术、手工操作排料。服装CAD排料的方法有3 种：（1）手工排料，也就是交互式排料；（2）自动排料，由系统自动进行排料；（3）混合排料即前两种方法的结合，先自动排料，然后进行手工调整。目前的实用排料系统均采用第3种方法，本文也是采用第3种方法，采用自动排料和手工操作混合方式进行排料。排料过程主要是由排料师完成的。

    2.2.4 系统管理模块

    主要完成權限的设定、用户信息及权限的管理等。因为用户的业务和需求是变化的，要满足用户不断变化的需求，必然要求系统提供相应的角色权限管理来完成新的业务，所以平台必须要提供对用户、角色以及权限条目的维护。

    系统根据业务需求可以确定系统使用者分为3类：设计师、排料师与管理员。3类角色通过有效的身份验证可以进入并获得各自的权限参与相应的工作。其中，设计师有权限使用衣片输入模块和放码模块；排料师的权限集中在排料模块；管理员则有权限对系统人员以及权限进行设置和更改。

    3 结语

    在服装生产制造过程中，服装CAD系统由于可以提高生产质量、降低生产成本而广受欢迎，而专业服装CAD系统对中小型服装企业和服装爱好者来说，价格及易用性都难以满足，因此本文设计了一个简单易用的服装CAD系统，在理论和技术上进行了研究与分析，为中小型服装制造企业及服装制造爱好者提供一种简单易用的操作平台，使使用者从手工作业中脱离，服装CAD系统不仅提高了工作效率，降低成本，而且提高了管理水平。

    作者简介：张其梅（1982— ），女，山东梁山，硕士，工程师；研究方向：软件工程。

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    Abstract：This paper designs a garment CAD system based on adaptive layout method， which mainly includes inputting pictures， grading and layout modules. The costume designers can design the clothing pieces according to the concept in the canvas district based on their ideas and save the clothing pieces pictures. Grading mainly obtains the clothing pieces from the inputting pictures module and finishes the number of clothing code number of the adaptation. This layout presents an adaptive layout method， which solves the problems of clothes pieces rotating， moving， overlapping judgment， automatically close and so on， and improve the efficiency of layout.

    Key words： garment CAD； adaptive layout； OpenGL； grading